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看程序猿如何用代码表现艺术天分

算法与数据结构  · 公众号  · 算法  · 2017-01-23 09:27

正文

来自:Matrix67

链接:www.matrix67.com/blog/archives/6039 (点击尾部阅读原文前往)


有没有一段代码,让你觉得人类的智慧也可以璀璨无比? 不一定要是完整算法,就是那种看着看着就觉得嗨爆了,惊为天人的结构或语句。


Kyle McCormick 在 StackExchange 上发起了一个叫做 Tweetable Mathematical Art 的比赛,参赛者需要用三条推这么长的代码来生成一张图片。具体地说,参赛者需要用 C++ 语言编写 RD 、 GR 、 BL 三个函数,每个函数都不能超过 140 个字符。每个函数都会接到 i 和 j 两个整型参数(0 ≤ i, j ≤ 1023),然后需要返回一个 0 到 255 之间的整数,表示位于 (i, j) 的像素点的颜色值。举个例子,如果 RD(0, 0) 和 GR(0, 0) 返回的都是 0 ,但 BL(0, 0) 返回的是 255 ,那么图像的最左上角那个像素就是蓝色。 参赛者编写的代码会被插进下面这段程序当中 (我做了一些细微的改动),最终会生成一个大小为 1024×1024 的图片。


// NOTE: compile with g++ filename.cpp -std=c++11

#include

#include

#include

#define DIM 1024

#define DM1 (DIM-1)

#define _sq(x) ((x)*(x)) // square

#define _cb(x) abs((x)*(x)*(x)) // absolute value of cube

#define _cr(x) (unsigned char)(pow((x),1.0/3.0)) // cube root

unsigned char GR(int,int);

unsigned char BL(int,int);

unsigned char RD(int i,int j){

// YOUR CODE HERE

}

unsigned char GR(int i,int j){

// YOUR CODE HERE

}

unsigned char BL(int i,int j){

// YOUR CODE HERE

}

void pixel_write(int,int);

FILE *fp;

int main(){

fp = fopen("MathPic.ppm","wb");

fprintf(fp, "P6\n%d %d\n255\n", DIM, DIM);

for(int j=0;j

for(int i=0;i

pixel_write(i,j);

fclose(fp);

return 0;

}

void pixel_write(int i, int j){

static unsigned char color[3];

color[0] = RD(i,j)&255;

color[1] = GR(i,j)&255;

color[2] = BL(i,j)&255;

fwrite(color, 1, 3, fp);

}


我选了一些自己比较喜欢的作品,放在下面和大家分享。


首先是一个来自 Martin Büttner 的作品:




它的代码如下:


unsigned char RD(int i,int j){

return (char)(_sq(cos(atan2(j-512,i-512)/2))*255);

}

unsigned char GR(int i,int j){

return (char)(_sq(cos(atan2(j-512,i-512)/2-2*acos(-1)/3))*255);

}

unsigned char BL(int i,int j){

return (char)(_sq(cos(atan2(j-512,i-512)/2+2*acos(-1)/3))*255);

}

同样是来自 Martin Büttner 的作品:



这是目前暂时排名第一的作品。它的代码如下:


unsigned char RD(int i,int j){

#define r(n)(rand()%n)

static char c[1024][1024];return!c[i][j]?c[i][j]=!r(999)?r(256):RD((i+r(2))%1024,(j+r(2))%1024):c[i][j];

}

unsigned char GR(int i,int j){

static char c[1024][1024];return!c[i][j]?c[i][j]=!r(999)?r(256):GR((i+r(2))%1024,(j+r(2))%1024):c[i][j];

}

unsigned char BL(int i,int j){

static char c[1024][1024];return!c[i][j]?c[i][j]=!r(999)?r(256):BL((i+r(2))%1024,(j+r(2))%1024):c[i][j];

}


下面这张图片仍然出自 Martin Büttner 之手:



难以想象, Mandelbrot 分形图形居然可以只用这么一点代码画出


unsigned char RD(int i,int j){

float x=0,y=0;int k;for(k=0;k++4)break;}return log(k)*47;

}

unsigned char GR(int i,int j){

float x=0,y=0;int k;for(k=0;k++4)break;}return log(k)*47;

}

unsigned char BL(int i,int j){

float x=0,y=0;int k;for(k=0;k++4)break;}return 128-log(k)*23;

}


Manuel Kasten 也制作了一个 Mandelbrot 集的图片,与刚才不同的是,该图描绘的是 Mandelbrot 集在某处局部放大后的结果:




它的代码如下:


unsigned char RD(int i,int j){

double a=0,b=0,c,d,n=0;

while((c=a*a)+(d=b*b)

{b=2*a*b+j*8e-9-.645411;a=c-d+i*8e-9+.356888;}

return 255*pow((n-80)/800,3.);

}

unsigned char GR(int i,int j){

double a=0,b=0,c,d,n=0;

while((c=a*a)+(d=b*b)

{b=2*a*b+j*8e-9-.645411;a=c-d+i*8e-9+.356888;}

return 255*pow((n-80)/800,.7);

}

unsigned char BL(int i,int j){

double a=0,b=0,c,d,n=0;

while((c=a*a)+(d=b*b)

{b=2*a*b+j*8e-9-.645411;a=c-d+i*8e-9+.356888;}

return 255*pow((n-80)/800,.5);

}


这是 Manuel Kasten 的另一作品:



生成这张图片的代码很有意思:函数依靠 static 变量来控制绘画的进程,完全没有用到 i 和 j 这两个参数!


unsigned char RD(int i,int j){

static double k;k+=rand()/1./RAND_MAX;int l=k;l%=512;return l>255?511-l:l;

}

unsigned char GR(int i,int j){

static double k;k+=rand()/1./RAND_MAX;int l=k;l%=512;return l>255?511-l:l;

}

unsigned char BL(int i,int j){

static double k;k+=rand()/1./RAND_MAX;int l=k;l%=512;return l>255?511-l:l;

}


这是来自 githubphagocyte 的作品:



它的代码如下:


unsigned char RD(int i,int j){

float s=3./(j+99);

float y=(j+sin((i*i+_sq(j-700)*5)/100./DIM)*35)*s;

return (int((i+DIM)*s+y)%2+int((DIM*2-i)*s+y)%2)*127;

}

unsigned char GR(int i,int j){

float s=3./(j+99);

float y=(j+sin((i*i+_sq(j-700)*5)/100./DIM)*35)*s;

return (int(5*((i+DIM)*s+y))%2+int(5*((DIM*2-i)*s+y))%2)*127;

}

unsigned char BL(int i,int j){

float s=3./(j+99);

float y=(j+sin((i*i+_sq(j-700)*5)/100./DIM)*35)*s;

return (int(29*((i+DIM)*s+y))%2+int(29*((DIM*2-i)*s+y))%2)*127;

}


这是来自 githubphagocyte 的另一个作品:



这是一张使用 diffusion-limited aggregation 模型得到的图片,程序运行起来要耗费不少时间。代码很有意思:巧妙地利用宏定义,打破了函数与函数之间的界限,三段代码的字数限制便能合在一起使用了。







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